的表面， 而不会对活性炭表面酸碱性产生明显影响的改 性
图1 活性炭表面芳香环上酸性含氧官能团的简单结构
［11 ］ ［33 ］ ， 可提高活性炭对污染物质的吸附能力 。
Agarw 等研究 FeCl3 负载活性炭对废水中苯酚和氰化物 的去除， 结果表明， 负载处理后活性炭对苯酚的去除率从 72. 89% 增加到 91． 82% ， 对氰化物的去除率从 75． 99% 增加 到 95． 57% ， 同时吸附平衡时间从 33 h 减少到 27 h， 吸附剂用
［11， 24 ］ ［19 ］
， 如图 2 所示，
实现了活性炭对金属离子的吸附。 反应方程式可表示如 ： + n（ － COOH） （ COO） n M + nH + M
n+
42 卷 9 期
杨四娥等
活性炭的改性技术及其应用研究进展
2713
导致活性炭对金属离子的吸附性能 属离子形成竞争机制， 降低 1． 3
福建省环保科技计划项目 （ 2013Ｒ006 ） ； 集美大学创新团队 基金（ 2010A007 ） ； 福建省科技计划项目资助（ 2010Y3011 ） 。 作者简介 杨四娥（ 1988 － ） ， 女， 云南大理人， 硕士研究生， 研究方向： 环境污水处理。* 通讯作者， 副教授， 博士， 从事环境化学 研究。 0224 收稿日期 2014基金项目
2+ + 环境下活性炭吸附 Pb 的量与其表面羧基释放 H 的量成
； 采用 Ag 和 Ni 负载改性活性炭去除水溶液中的氰化
［34 ］
物， 发现负载改性后活性炭对氰化物的去除能力分别为改性 前的 2 倍和 4 倍 ； 采用 SDDC 负载改性活性炭去除废水中
［24 ］
由此阐述了活性炭处理含铅水溶液时离子交换作用的 比例， 发生
［3 ］ 量从 30 g / L 减少到 10 g / L 。Nafa 等采用 TBA 和 Cu 负载
Meenakshi 等在研究活性炭吸附 Cu2 + 的机制时发现， 氧 受到 O 原子的攻击， 形 化处理时活性炭表面的不饱和 C = C， 成羧基、 内酯基等酸性结构。在水溶液中酸性官能团水解出 H ， 使活性炭的表面形成带负电的接触位点， 从而与溶液中 带正电的金属离子结合
通过改变活性炭表面含氧官能团的数量和种类， 氧化处理， 达到提高对水溶液中金属离子去除能力的目的。 酸改性后， 活性炭表面含氧官能团的引入， 可提高活性 COOH） 在活性 炭的亲水性、 选择吸附性。其中引入的羧基（ 炭吸附金属离子的过程中发挥着重要作用， 通过螯合反应， 羧基上的氢和金属离子进行离子交换作用 下
摘要 活性炭具有特殊的物理化学特性， 常被用作吸附剂， 广泛应用于工业、 饮用水净化、 废水处理等领域， 并取得显著的成效。目前水 污染物种类繁多， 对水质要求高， 传统的活性炭在使用方面具有一定的局限性。国内外的很多研究表明， 通过对活性炭进行表面改性， 可提高其对特定物质的吸附能力， 活性炭的改性由此成为热点。从化学改性、 物理改性、 微生物改性等三大方面综述了国内外活性炭的 改性技术， 概括了不同改性方法的特性， 并比较了不同改性技术改性前后对水中特定吸附质吸附性能的差异， 为活性炭的改性研究提供 参考和依据。 关键词 活性炭改性； 化学改性； 物理改性； 微生物改性 中图分类号 S 181． 3 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2014） 09 － 02712 － 04 Ｒeview of Modification Technology of Activated Carbon and Its Application YANG Sie，LIN Jianqing et al （ School of Bioengineering，Jimei University，Xiamen，Fujian 361021 ） Abstract Activated carbon is often used as adsorbent，widely used in industrial，drinking water purification，wastewater treatment and other fields for its special physical and chemical properties，achieving remarkable results． Currently， the application of the activated carbon is limited for the complexity of the contaminants in the water treatment and the high demand for the water quality． Ｒesearches both at home and abroad have shown that the adsorption properties of activated carbons can be improved through the surface modification and activated carbon modification has become a hot topic in order to prepare a modified activated carbon which has a special affinity for the different pollutants in water treatment． In this paper，the modification methods and the properties of activated carbon from domestic and abroad are summarized，inorganisms modification methods． At the same time，the adcluding chemical modification methods，physical modification methods and microsorption capacity differences between the activated carbon and the modified ones are compared in order to provide reference and basis for the study of activated carbon modification． Key words Activated carbon modification； Chemical modification； Physical modification； Microorganisms modification
［25 ］ +
改性活性炭去除邻苯二甲酸酯， 发现 TBA 和 Cu 负载活性炭 对邻苯二甲酸酯的去除能力分别为 改 性 前 的 1． 7 倍 和 2 倍
［33 ］
。相关研究采用 HNO3 对活性炭
2+ 2+
研究改性活性炭对水溶液中的 Pb 吸附效果， 结 进行改性， 果表明， 改性后活性炭对 Pb 的吸附作用提高， 且在适当 pH
［25， 31 ］
。 活性炭的负载改性是指将活性炭在被负载
负载改性
［3 ］ 物溶液中 进 行 浸 泡 处 理 （ 除 了 酸 碱 改 性 ） ， 使 金 属 （ Fe 、 33 ］ Cu［32 － 33］、 Ag、 Ni［33 － 34］等） 或化合物（ 四丁铵（ TBA） ［24， ， 二乙 ［24 ］ 二硫代氨基甲酸钠（ SDDC） 等表面活性剂） 结合到活性炭
。此外， 活性炭可作为催化剂载体
［7 ］
， 还可
浓缩和脱色 用于分离、
等。
［8 ］
性炭的化学改性， 即采用物理或者化学的手段处理活性炭， 共同决 改变活性炭表面固有的官能团， 制得具有特定吸附性能的吸 附剂 1． 1
［2 ］
活性炭的吸附性能由其表面物理、 化学性质
影响活性炭的吸附 定。物理性质包括比表面积和孔隙结构， 主要由表面官能团的种类和数量决定， 影响 容量； 化学性质， 活性炭与极性或非极性吸附质之间的相互作用。而活性炭 的物理、 化学性质与原材料、 生产工艺（ 活化技术） 、 后处理技
［10 ］
Cu、 Zn、 Cr， Zn、 Cr 的去除能力分别 发现改性后活性炭对 Cu、 4 倍、 2倍 为改性前的 4 倍、 。此外， Lin 等调查研究了阳离 子表面活性剂改性活性炭对高氯酸盐的吸附性能。结果表 明， 经改性处理后活性炭对高氯酸盐的吸附能力提高为原来 的3 倍 1． 4
［35 ］
和极性
， 很大程度上决
［12 ］
。据报道， 世界活性炭年均消费量大
［5 ］
定了活性炭吸附污染物的种类和吸附能力的强弱
。因 。活
， 多作为吸附剂应用于环境中污染物的去 、 电极材料
［6 ］
此， 可通过改变这些官能团的含量， 改变活性炭表面化学特 继而改变活性炭对特定物质的选择性吸附能力 性，
［13 ］
［8 ］ 术（ 改性技术） 等 密切相关。商业活性炭即为一定生产原
。常用的化学改性技术有酸改性、 碱改性、 负载改性、 活性炭羧基、 羟基、 羰基、 酚羟基、 内酯基等 （ 图 1 ） ， 通常采用 团，
［7 ］ Boehm 滴定［14］、 FTIＲ［15］、 X 射线光电 程序升温脱附 TPD 、
。Badie 等研究表明， 经 H3 PO4 预处理后热解改性的
2+
方法可促使活性炭表面含氧官能团的形成， 对 Pb 的吸附量
［26 ］ 。 可达 299 mg / g（ 约为改性前的 2 倍）
。 等离子体技术是一种高效、 易操作、 环
等离子体改性
境友好型的表面改性技术。在最近的很多研究中， 等离子体 在活性炭改性中发挥着重 改性技术作为活性炭改性新技术， 要的作用。 它可导致活性炭孔隙结构和表面官能团的改 变